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• Jonathan Jesús Huamani Zarate

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DESINFECCIÓN Tal como ocurre en los países desarrollados, el tratamiento adecuado y la entrega en condiciones favorables de agua segura, representan uno de los caminos más idóneos para reducir en gran medida las tasas expuestas por la OMS. Dentro de este marco, la desinfección del agua de bebida es clave para la solución del problema. No solo representa un mecanismo apropiado para ello, sino que es un elemento vital dentro de lo que en la visión moderna del tratamiento de agua se conoce como “buena práctica” y también dentro del análisis de riesgo y puntos críticos de control o ARPCC (HACCP en inglés). Ambas propuestas de acción significan que cada etapa del tratamiento del agua debe ser evaluada individualmente y que se deben determinar los puntos críticos o de riesgo para poder controlarlos y eliminar o disminuir su peligro inherente. En ese contexto, la desinfección representa la última etapa del tratamiento. Si se habla de “barreras múltiples”, la desinfección es el postrer resguardo que tiene la salud pública en la producción y distribución del agua de bebida. En los países desarrollados, esta etapa del tratamiento siempre se ha tenido como eje de la calidad microbiológica del agua que se entrega y los resultados han sido claros. Las tasas de esos países son inferiores en varios órdenes de magnitud a las de los países en vías de desarrollo. Como ejemplo pueden citarse los valores de mortalidad por enfermedades diarreicas en Europa (3 por mil) y de África (12,4 por ciento). Esto reconoce dos factores y dos comentarios. El primero es que en los países desarrollados es obvio que la desinfección está incorporada como un proceso ineludible, fijo y establecido. Es una rutina normal que se ejerce con todo el conocimiento y convicción de lo que representa. Como tal, en esos países, la ingeniería sanitaria, la química, la bioquímica y la toxicología evalúan, desde el punto de vista técnico y en profundidad, las mejores capacidades, las mayores eficiencias y los menores costos. Y desde el punto vista sanitario y toxicológico ahondan las características y las relaciones que tienen los desinfectantes y los productos de la desinfección con la salud. El segundo comentario es que en los países en desarrollo ocurre lo contrario. Los tratamientos de potabilización, sobretodo en áreas rurales, son imprecisos y la mala operación y el escaso mantenimiento están extendidos. Es así que los procesos de desinfección son pobres y no se respeta el papel que cumplen como protección de la salud pública. En 1995, la Organización Panamericana de la Salud realizó una encuesta en América Latina y comprobó que solo 41% de las aguas entregadas a la población por medio de sistemas de producción y distribución recibían una adecuada desinfección. Consideraciones sobre la desinfección Tal como se ha expresado, la desinfección es un proceso clave en cualquier sistema de tratamiento de agua. Por ello, en la producción de agua segura para consumo humano es importante destacar consideraciones especiales antes de su implementación. En las líneas que siguen se habrán de detallar algunas. Al diseñar un sistema de tratamiento de agua, en especial en el área rural, debe tomarse a la desinfección no como un elemento más, sino como un componente vital del sistema. En muchos casos, quien diseña un sistema de provisión de agua en una pequeña comunidad no solo toma a la ligera la desinfección, sino que hasta prioriza la producción de agua (cantidad), ante la seguridad de la misma (calidad). Cuando se está diseñando un sistema de desinfección debe entenderse que el mismo no puede estar disociado ni ser incongruente con la planta o sistema donde estará incluido. Por un lado, una planta de tratamiento de microfiltración con sistemas automatizados, energía eléctrica y personal capacitado para la operación y cuidado de la misma, podrá tener una bomba de diafragma o pistón manejada por un microprocesador. No sería en este caso “congruente” tener un sistema hecho con un flotador y un tubo de plástico agujereado dentro de un tanque de asbesto cemento. Por otro lado, si se trata de un sistema

muy simple y rural, en donde ni siquiera se cuenta con energía eléctrica, no tendría sentido pensar en incorporar un generador de dióxido de cloro como sistema de desinfección. LA DESINFECCIÓN: En términos prácticos, desinfectar el agua significa eliminar de ella los microorganismos existentes, capaces de producir enfermedades. En la desinfección se usa un agente físico o químico para destruir los microorganismos patógenos, que pueden transmitir enfermedades utilizando el agua como vehículo pasivo. La desinfección es un proceso selectivo: no destruye todos los organismos presentes en el agua y no siempre elimina todos los organismos patógenos. Por eso requiere procesos previos que los eliminen mediante la coagulación, sedimentación y filtración. Para diferenciar claramente los conceptos referidos a la destrucción de organismos patógenos del agua, es necesario distinguir los siguientes términos: a) Agente esterilizante: es aquel capaz de destruir completamente todos los organismos (patógenos o no). b) Desinfectante: es el agente que inactiva los gérmenes patógenos. c) Bactericida: agente capaz de inactivar las bacterias. d) Cisticida: agente que tiene la capacidad de inactivar los quistes. Utilidad de la desinfección El uso de la desinfección como parte de un proceso de tratamiento del agua puede obedecer a los siguientes objetivos: a) Reducir el contenido inicial de contaminantes microbiológicos en el agua cruda (predesinfección). Este proceso se utiliza solo en casos especiales. b) Desinfectar el agua luego de la filtración. Constituye el uso más importante. c) Desinfección simple de un agua libre de contaminantes fisicoquímicos que no requiere otro tratamiento. Para que la desinfección sea efectiva, las aguas sujetas al tratamiento deben encontrarse libres de partículas coloidales causantes de turbiedad y color, las cuales pueden convertirse en obstáculos para la acción del agente desinfectante. La desinfección alcanza una eficiencia máxima cuando el agua tiene una turbiedad cercana a la unidad. Por ello es indispensable desplegar los esfuerzos necesarios para que los procesos de tratamiento previos sean efectivos y eficientes. TEORÍA DE LA DESINFECCIÓN Teóricamente, la acción desinfectante de las sustancias químicas se realiza en dos etapas: a) La penetración de la pared celular. b) La reacción con las enzimas, inhibiendo el metabolismo de la glucosa y, por tanto, provocando la muerte del organismo. Factores que influyen en la desinfección Los microorganismos presentes y su comportamiento: El tipo de microorganismos presentes en el agua tiene influencia definitiva en el proceso de desinfección. La reacción de los microorganismos frente a un desinfectante parece estar determinada por la resistencia de sus membranas celulares a la penetración del mismo y por la relativa afinidad química con las sustancias vitales del microorganismo. Las bacterias como las del grupo coliforme y las salmonelas son las menos resistentes a la desinfección, pues su respiración se efectúa en la superficie de la célula. El número de microorganismos presentes en el agua no afecta el proceso de desinfección. Ello quiere decir que para matar una gran cantidad de microorganismos se requiere la misma concentración y tiempo de contacto del desinfectante que para eliminar una cantidad pequeña, siempre y cuando la temperatura y pH del agua sean los mismos. Cuando las bacterias forman aglomerados celulares, las que

se encuentran protegidas en el interior pueden sobrevivir luego del proceso de dosificación del desinfectante. Para evitar que esto ocurra, es necesario favorecer la distribución uniforme de los microorganismos en el agua, lo cual se puede lograr mediante la agitación. La naturaleza y concentración del agente desinfectante: Desinfectantes como el cloro y derivados pueden formar en el agua una serie de especies químicas cloradas, de diferente eficiencia desinfectante. Por otro lado, la concentración del desinfectante determinará el tiempo de contacto necesario para destruir todos los microorganismos presentes en el agua. La temperatura del agua: Por lo general, la temperatura favorece el proceso de desinfección. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que la solubilidad de los agentes desinfectantes en estado gaseoso es inversamente proporcional a la temperatura. Por tanto, en condiciones extremas de temperatura —por ejemplo, en lugares donde el agua llega a menos de 5 ºC o en otros donde puede tener 35 ºC—, la cantidad del desinfectante disuelto en el agua variará considerablemente; será menor a mayor temperatura y viceversa. La naturaleza y calidad del agua: La materia en suspensión puede proteger a los microorganismos existentes en el agua e interferir en la desinfección. La materia orgánica puede reaccionar con los desinfectantes químicos y cambiar su estructura. En ciertos casos, si en el agua persisten compuestos orgánicos que no han sido removidos en los procesos previos a la desinfección, se pueden generar derivados tóxicos o compuestos que confieren sabor u olor al agua, muchos de ellos desagradables, lo que cambiaría su calidad organoléptica. El pH: del agua es de suma importancia para la vida de los microorganismos acuáticos, ya que valores muy altos o muy bajos ofrecen a los microorganismos un medio adverso, con excepción de los quistes de amebas, que soportan pH tan altos como 13 ó tan bajos como 1. Por otra parte, la acción de los desinfectantes es fuertemente influenciada por el pH del agua. De acuerdo con su naturaleza, cada desinfectante tiene un rango de pH de mayor efectividad. Sin embargo, la práctica demuestra que cuanto más alcalina es el agua requiere mayor dosis de desinfectante para una misma temperatura y tiempo de contacto. El tiempo de contacto: Cuanto mayor es el tiempo de contacto, mayor será la posibilidad de destrucción de los microorganismos para una cierta dosis de cloro aplicado. LA CLORACIÓN El cloro, oxidante poderoso, es, sin duda alguna, el desinfectante más importante que existe, debido a que reúne todas las ventajas requeridas, incluyendo su fácil dosificación y costo conveniente. Sin embargo, presenta algunas desventajas: a) Es muy corrosivo. b) Puede producir sabor desagradable en el agua, incluso en concentraciones que no significan riesgo para el consumidor. c) Su manejo y almacenamiento requiere ciertas normas de seguridad, para evitar riesgos en la salud de los operadores. El cloro, en condiciones normales de presión y temperatura, es un gas verde, dos y media veces más pesado que el aire

Aunque el cloro y sus derivados no son los desinfectantes perfectos, muestran las siguientes características que los hacen sumamente valiosos:  

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Tienen una acción germicida de espectro amplio. Muestran una buena persistencia en los sistemas de distribución de agua, pues presentan propiedades residuales que pueden medirse fácilmente y vigilarse en las redes después que el agua ha sido tratada o entregada a los usuarios. El equipo para la dosificación es sencillo, confiable y de bajo costo. Además, para las pequeñas comunidades hay dosificadores de “tecnología apropiada” que son fáciles de usar por los operadores locales. El cloro y sus derivados se consiguen fácilmente, aun en lugares remotos de los países en desarrollo. Es económico y eficaz en relación con sus costos.

Los productos de la familia del cloro disponibles en el mercado para realizar la desinfección del agua son:    

Cloro gaseoso cal clorada hipoclorito de sodio hipoclorito de calcio.

¿Qué cantidad de desinfectante se necesita? ¿Cuáles son las posibilidades de abastecimiento del producto? ¿Con qué capacidad técnica se cuenta para el uso, la operación y mantenimiento de los equipos? ¿Existen los recursos necesarios para evitar que los trabajadores estén expuestos a riesgos a la salud durante el almacenamiento y manipuleo? ¿Se dispone de la capacidad económica y financiera para asumir los costos de inversión, operación y mantenimiento? Para responder estas preguntas será necesario realizar un diagnóstico de las condiciones técnicas, económicas y sociales de la localidad. La cantidad necesaria de desinfectante está en función del caudal de agua a tratar, la dosis requerida según la calidad del agua y las normas de calidad de agua de bebida del país. Existe, sin embargo, una regla no escrita que establece un límite entre el uso de cloro gas y otras formas. Tal frontera la marca el caudal de 500 m3 /día. El uso de cloro gas no es recomendable para caudales menores de 500 m3 /día, lo que a una dotación de 100 litros por habitante por día, típica del medio rural, significa que el cloro gas solo es recomendable para poblaciones mayores de 5.000 habitantes. El abastecimiento del producto es un factor que condiciona la selección del mismo, ya que en muchos casos las zonas rurales se encuentran alejadas de las ciudades y son de difícil acceso, lo cual podría sugerir la necesidad de emplear otro desinfectante o bien preparar hipoclorito de sodio en la localidad. La capacidad técnica disponible debe ser considerada para la selección, ya que operar instalaciones de cloro gaseoso requiere personal capacitado y competente, lo que es difícil de encontrar y remunerar en zonas rurales. Así mismo, el acceso a energía eléctrica de manera continua y estable es requisito indispensable para el empleo de bombas.

Dado que el cloro gaseoso es extremadamente peligroso, es importante disponer de medios técnicos y personal capacitado para minimizar y controlar los riesgos inherentes a las instalaciones de este tipo, ya que una fuga no detectada y controlada a tiempo podría ocasionar serios accidentes que podían poner en peligro vidas humanas. El método de desinfección con cloro y sus derivados se deberá implementar en tres pasos sucesivos, cada uno de los cuales variará, en mayor o menor grado, según el producto que se va a utilizar: Paso 1: Evaluación de la cantidad de cloro que se va a dosificar en la red Paso 2: Preparación de las soluciones de los productos no gaseosos Paso 3: Calibración del dosificador.

Paso I: Evaluación de la cantidad de cloro a dosificar en la red La cantidad de cloro que se va a dosificar equivale a la demanda total de cloro (la cual está estrechamente ligada a la calidad química y microbiológica del agua) a la que debe adicionarse la cantidad de cloro residual esperada en el extremo de la red. Por tanto, antes de llevar a cabo el proceso de desinfección es conveniente realizar ensayos de consumo instantáneo de cloro. Este ensayo se denomina “ensayo de demanda de cloro”. Si no se lleva a cabo la prueba de demanda y si la desinfección no reviste un carácter de urgencia (cloración preventiva), la cantidad de compuesto de cloro a introducir se puede regular mediante la aplicación directa de cantidades crecientes de cloro hasta obtener la concentración residual requerida en el extremo de la red. Se puede necesitar varios días hasta que la dosis se ajuste al valor ideal. Para este efecto, entre dosis sucesivas, debe transcurrir un intervalo de tiempo, en atención al tiempo que demora el agua desde el punto de aplicación del cloro hasta el extremo más alejado de la red. Paso 2: Preparación de soluciones para productos no gaseosos

Cuando se emplea el cloro gaseoso, este se aplica directamente a través del dosificador. Lo mismo no ocurre cuando se trata de otros productos de cloro que se comercializan en forma de sólidos o se encuentran en concentraciones que no se adaptan a los requerimientos necesarios. En estos casos, se debe proceder a su disolución, de acuerdo con el mecanismo de dosificación del equipo que se va a emplear. Subproductos de la desinfección con cloro En un sistema de abastecimiento de agua, la cloración se realiza normalmente al final del tratamiento, después de la etapa de filtración. A ello a veces se le denomina poscloración. A veces se realiza una cloración previa a cualquier otro tratamiento, llamado en este caso, precloración. Esta se lleva a cabo con el propósito de controlar las algas que puedan obstruir los filtros y eliminar el gusto y el olor del agua. En este caso y cuando el agua sin tratar lleva algunos materiales orgánicos 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 4 5 6 7 8 9 10 11 pH % HOCl 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % OCl- 8 llamados “precursores” (materia orgánica, ácidos húmicos, etc.), se pueden generar los subproductos de la desinfección (SPD), que se mencionaron anteriormente. Los constituyentes más característicos de los SPD de la cloración son los trihalomentanos (THM). Equipos La selección del dosificador o alimentador de cloro depende de tres factores:   

Las características del producto clorado. La dosis de cloro en el agua. El caudal del agua a desinfectar.

Con estos factores es posible clasificar algunos de los equipos más usados:

Equipos dosificadores de cloro gaseoso La desinfección por medio de cloro gaseoso es económica y es la tecnología más usada en todo el mundo. Más de 90% de la población mundial bebe agua que ha sido desinfectada por cloro gaseoso. El gas se presenta comercialmente en cilindros de acero de 75 kg y una tonelada y en camiones o contenedores especialmente diseñados.

Cloradores gaseosos de funcionamiento al vacío Este sistema comprende un cilindro con el gas, un regulador con un rotámetro (indicador de tasas de alimentación) y un eyector. El sistema trabaja debido al vacío que se genera en el eyector tipo Venturi accionado por un flujo de agua, el cual eyecta una mezcla de agua y de gas en el punto de aplicación, donde el gas se difunde y disuelve. El sistema debe estar provisto de válvulas antirretorno para impedir el ingreso del agua a la tubería de transporte de cloro, con el objeto de prevenir la corrosión del

equipo en los casos en que por algún motivo se interrumpa su funcionamiento. Cloradores gaseosos de funcionamiento a presión. Este tipo de clorador suele recomendarse cuando no hay posibilidad de usar un diferencial de presión o no se dispone de una fuente de electricidad para operar una bomba reforzadora que produzca el diferencial de presión necesario para el funcionamiento de los cloradores al vacío.